本發(fā)明涉及橡膠，具體為一種耐低溫稀土順丁橡膠及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、順式-1,4-聚丁二烯橡膠是由丁二烯聚合而成的結(jié)構(gòu)規(guī)整的合成橡膠，簡稱順丁橡膠，具有彈性好、耐磨、耐低溫性能好等優(yōu)點(diǎn)，不僅廣泛應(yīng)用于輪胎工業(yè)，而且在塑料的改性工藝中也有重要作用，是制造輪胎以及其他橡膠制品的重要原料。但是阻燃性能與力學(xué)性能不佳，阻礙了順丁橡膠的進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用，如專利cn117070006b公布了一種耐低溫抗結(jié)晶順丁橡膠組合物及其制備方法、橡膠密封制品，提高了稀土順丁橡膠材料的耐低溫性，而且原料成本也較低，但其阻燃性能與力學(xué)性能還有待提高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、（一）解決的技術(shù)問題
2、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種耐低溫稀土順丁橡膠及其制備方法，提高了橡膠的阻燃性能與力學(xué)性能，同時具有良好的耐低溫效果。
3、（二）技術(shù)方案
4、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：一種耐低溫稀土順丁橡膠，包括以下重量組分：10-15重量份的含磷季銨鹽改性聚氨酯、8-12重量份的聚氧乙烯醚改性酚醛樹脂、20-24重量份的稀土順丁橡膠、2-5重量份的硫磺。
5、優(yōu)選的，所述含磷季銨鹽改性聚氨酯的制備方法，其中，包括以下步驟：
6、（1）向異丙醇溶劑中加入6-10重量份的環(huán)氧丙基三甲氧基硅烷，攪拌溶解后加入3-6重量份的四甲基乙二胺、2-5重量份的乙酸，在氮?dú)庵脫Q條件下，加熱回流反應(yīng)7-9h，反應(yīng)結(jié)束后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去異丙醇，得到硅烷季銨鹽；
7、（2）在氮?dú)夥諊拢瑢⒐柰榧句@鹽、三乙胺催化劑加入二氯甲烷溶劑中，攪拌溶解，向其中滴加苯基磷酰二氯，滴加完畢后，在8-12℃下反應(yīng)10-12h，反應(yīng)結(jié)束后，洗滌并干燥，得到含磷修飾季銨鹽擴(kuò)鏈劑；
8、（3）向反應(yīng)器中加入4-6重量份的甲苯二異氰酸酯、7-12重量份的聚己內(nèi)酯二醇、0.2-0.5重量份的二月桂酸二丁基錫，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，在78-82℃下進(jìn)行預(yù)聚反應(yīng)，反應(yīng)2-3h后降溫至65-70℃，加入3-5重量份的含磷修飾季銨鹽擴(kuò)鏈劑進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，反應(yīng)時間為1.5-2h，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻，洗滌并干燥，得到含磷季銨鹽改性聚氨酯。
9、優(yōu)選的，所述步驟（1）中加熱溫度為75-80℃。
10、優(yōu)選的，所述步驟（2）中硅烷季銨鹽、三乙胺、苯基磷酰二氯的質(zhì)量比為2.8-3:0.04-0.06:1。
11、優(yōu)選的，所述聚氧乙烯醚改性酚醛樹脂的制備方法，其中，包括以下步驟：
12、s1.將6-8重量份的3-丁烯-1-醇、0.3-0.6重量份的氫氧化鈉催化劑加入到高壓釜中，升溫至75-80℃，真空脫除系統(tǒng)內(nèi)的低沸點(diǎn)物質(zhì)和水，氮?dú)庵脫Q后，升溫至160-170℃，加入3-5重量份的環(huán)氧乙烷，開始誘導(dǎo)反應(yīng)，待壓力降至0.1-0.15mpa時，再加入7-10重量份的環(huán)氧乙烷反應(yīng)1.5-2h，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至70-80℃，真空脫除反應(yīng)體系的環(huán)氧乙烷氣體，得到含烯基聚乙氧烯醚；
13、s2.向n,n-二甲基甲酰胺溶劑中加入8-12重量份的含烯基聚乙氧烯醚，攪拌分散，再向其加入4-7重量份的2-氯-3-巰基吡啶和0.4-0.6重量份的安息香二甲醚光引發(fā)劑，在35-38℃下用365nm的紫外光照射，結(jié)束后離心分離，洗滌并干燥，得到中間體1；
14、s3.向正丁醇溶劑中加入7-11重量份的酚醛樹脂，在58-60℃下攪拌溶解，加入0.2-0.4重量份的催化劑，在75-80℃下攪拌45-60min，降溫至40-45℃，向其中滴加3-6重量份的中間體1，滴加結(jié)束后，升溫至80-85℃反應(yīng)5-6h，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻、過濾并旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，得到聚乙氧烯醚改性酚醛樹脂。
15、優(yōu)選的，所述s2中紫外光照射時間為2.5-3h。
16、優(yōu)選的，所述s3中催化劑為氫氧化鉀。
17、優(yōu)選的，所述耐低溫稀土順丁橡膠的制備方法為：將含磷季銨鹽改性聚氨酯、聚乙氧烯醚改性酚醛樹脂、稀土順丁橡膠加入到密煉機(jī)中混合5-10min，然后加入硫磺繼續(xù)混合2-5min后將混煉膠取出，在4.8-5mpa和140-160℃條件下，在平板硫化機(jī)中硫化，得到耐低溫稀土順丁橡膠。
18、（三）有益的技術(shù)效果
19、本發(fā)明通過將含磷季銨鹽改性聚氨酯、聚乙氧烯醚改性酚醛樹脂、稀土順丁橡膠加入到密煉機(jī)中混合，然后加入硫磺繼續(xù)混合后將混煉膠取出，在平板硫化機(jī)中硫化，得到耐低溫稀土順丁橡膠。
20、四甲基乙二胺和環(huán)氧丙基三甲氧基硅烷在乙酸條件下發(fā)生開環(huán)加成反應(yīng)，得到硅烷季銨鹽并在兩端引入羥基，硅烷季銨鹽中的羥基與苯基磷酰二氯中的氯反應(yīng)，得到含磷修飾季銨鹽擴(kuò)鏈劑，甲苯二異氰酸酯、聚己內(nèi)酯二醇預(yù)聚后和含磷修飾季銨鹽擴(kuò)鏈劑進(jìn)一步反應(yīng)，得到含磷季銨鹽改性聚氨酯。3-丁烯-1-醇中的羥基和環(huán)氧乙烷發(fā)生開環(huán)聚合反應(yīng)，得到含烯基聚乙氧烯醚，含烯基聚乙氧烯醚中的烯基與2-氯-3-巰基吡啶中的巰基發(fā)生點(diǎn)擊反應(yīng)，得到中間體1，中間體1中的氯和酚醛樹脂中的羥基發(fā)生取代反應(yīng)，得到聚乙氧烯醚改性酚醛樹脂。
21、在含磷季銨鹽改性聚氨酯中，磷元素受熱分解產(chǎn)生的磷酸能促進(jìn)橡膠脫水成炭從而形成保護(hù)屏障，阻止橡膠的燃燒，同時，炭的形成會伴隨水蒸氣的釋放，從而有效吸熱并降低氧含量，起到阻燃作用；硅元素在高溫下能夠促進(jìn)橡膠表面形成一層致密的炭層，隔絕氧氣與橡膠的接觸，阻止火焰的傳播；硅氧鍵的鍵能較高，分子鏈柔性好，在低溫下不易斷裂，含硅氧鍵的橡膠在低溫下仍能保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而提高了橡膠的耐低溫效果；聚氨酯具有較高的硬度和強(qiáng)度，將其加入橡膠中，聚氨酯分子鏈可以與橡膠分子鏈相互穿插、交織，形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)，提高了橡膠的力學(xué)性能；聚氨酯中含有的軟段鏈較易旋轉(zhuǎn)，增加了橡膠的柔順性，使其在低溫環(huán)境下仍具有較好的韌性，從而提高了橡膠的耐低溫性；在聚乙氧烯醚改性酚醛樹脂中，聚氧乙烯醚的分子鏈中含有大量的醚鍵，這些醚鍵具有較高的柔順性和穩(wěn)定性，使橡膠在低溫環(huán)境下不易結(jié)晶或固化，從而提高了橡膠的耐低溫性；硫元素在燃燒過程中可以分解出硫化氫、二氧化硫等不燃?xì)怏w，稀釋燃燒區(qū)域的氧氣濃度，從而抑制火焰的蔓延；磷、硅、硫元素共同使用產(chǎn)生協(xié)效阻燃效果，提高了橡膠的阻燃性；酚醛樹脂能夠與橡膠分子鏈發(fā)生相互作用，形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，起到補(bǔ)強(qiáng)作用，提高了橡膠的力學(xué)性能。
1.一種耐低溫稀土順丁橡膠，其特征在于，包括以下重量組分：10-15重量份的含磷季銨鹽改性聚氨酯、8-12重量份的聚氧乙烯醚改性酚醛樹脂、20-24重量份的稀土順丁橡膠、2-5重量份的硫磺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐低溫稀土順丁橡膠，其特征在于，所述含磷季銨鹽改性聚氨酯的制備方法，其中，包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐低溫稀土順丁橡膠，其特征在于，所述步驟（1）中加熱溫度為75-80℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐低溫稀土順丁橡膠，其特征在于，所述步驟（2）中硅烷季銨鹽、三乙胺、苯基磷酰二氯的質(zhì)量比為2.8-3:0.04-0.06:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐低溫稀土順丁橡膠，其特征在于，所述聚氧乙烯醚改性酚醛樹脂的制備方法，其中，包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐低溫稀土順丁橡膠，其特征在于，所述s2中紫外光照射時間為2.5-3h。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐低溫稀土順丁橡膠，其特征在于，所述s3中催化劑為氫氧化鉀。
8.一種如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的耐低溫稀土順丁橡膠的制備方法，其特征在于，所述耐低溫稀土順丁橡膠的制備方法為：將含磷季銨鹽改性聚氨酯、聚乙氧烯醚改性酚醛樹脂、稀土順丁橡膠加入到密煉機(jī)中混合5-10min，然后加入硫磺繼續(xù)混合2-5min后將混煉膠取出，在4.8-5mpa和140-160℃條件下，在平板硫化機(jī)中硫化，得到耐低溫稀土順丁橡膠。